JP2019138155A - 電動過給エンジンの吸気構造 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気構造をコンパクト化しつつ電動過給機およびインタークーラへの通過／非通過が異なる多様な吸気流れを形成する。【解決手段】電動過給エンジンの吸気構造は、上流側吸気通路３２と下流側吸気通路３４との間に設けられた容器部３３と、容器部３３を上流室３３ａと下流室３３ｂとに区画するインタークーラ３８と、上流側吸気通路３２からの吸気を加圧して上流室３３ａに吐出する電動過給機６１と、上流室３３ａから分岐して下流側吸気通路３４と合流するバイパス通路３６と、下流側吸気通路３４に設けられたスロットル弁４２と、バイパス通路３６に設けられたバイパス弁４３とを備える。上流側吸気通路３２は、吸気を電動過給機６１に通してから上流室３３ａに導入する第１分岐通路部３２ｂと、吸気を電動過給機６１に通さずに上流室３３ａに導入する第２分岐通路部３２ｃとを有し、第２分岐通路部３２ｂには開閉可能な切替弁４１が設けられる。【選択図】図３

Description

本発明は、電気エネルギーにより駆動される電動過給機と、電動過給機で圧縮された吸気を冷却するインタークーラとを備えた電動過給エンジンに関する。

上記のような電動過給エンジンの一例として、下記特許文献１のものが知られている。具体的に、特許文献１の電動過給エンジンは、エンジン本体（気筒）に導入される吸気が流通する吸気通路と、吸気通路に設けられた電動過給機と、電動過給機よりも下流側の吸気通路に設けられたインタークーラと、インタークーラをバイパスするバイパス通路と、バイパス通路に設けられたバイパス弁（切換弁）とを備えている。

この特許文献１のエンジンによれば、必要に応じ吸気の温度を調節することが可能である。例えば、特許文献１では、低温状態にあるエンジンを始動させる際に、バイパス弁が全開にされかつ電動過給機が駆動されることにより、電動過給機で圧縮された吸気がインタークーラを介さずにエンジン本体に導入される。これにより、エンジン本体に導入される吸気の温度が上昇し、燃料の着火性が改善される。

特開２０１０−１８０７１０号公報

ここで、上記特許文献１では、電動過給機をバイパスする通路が設けられていないため、この電動過給機による過給の要否にかかわらず、吸気は常に電動過給機（そのコンプレッサ）を通過することになる。このため、電動過給機の非作動時に吸気の流通抵抗が増大することが避けられないという問題があった。

上記の対策として、電動過給機をバイパスする通路を追加することが考えられる。しかしながら、このような通路の追加は吸気構造の大型化につながる。このため、大型化をできるだけ避けながら吸気の流れを種々切り替え得る構造の実現が求められていた。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、電動過給機およびインタークーラへの通過／非通過が異なる多様な吸気流れをコンパクトな構成で達成することが可能な電動過給エンジンの吸気構造を提供することを目的とする。

前記課題を解決するためのものとして、本発明の電動過給エンジンの吸気構造は、エンジン本体に導入される吸気が流通する下流側吸気通路と、前記下流側吸気通路よりも上流側に設けられた上流側吸気通路と、前記上流側吸気通路および下流側吸気通路の間に設けられた所定容量の容器部と、前記容器部の内部を仕切るように設けられ、前記上流側吸気通路に連通する上流室と前記下流側吸気通路に連通する下流室とに前記容器部の内部を区画する吸気冷却用のインタークーラと、電気エネルギーにより駆動され、前記上流側吸気通路から導入された吸気を加圧して前記容器部の上流室に吐出する電動過給機と、前記容器部の上流室から分岐して前記下流側吸気通路と合流するバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられた開閉可能なバイパス弁とを備え、前記上流側吸気通路は、主通路部と、主通路部からの吸気を前記電動過給機に通してから前記上流室に導入する第１分岐通路部と、主通路部からの吸気を前記電動過給機に通さずに前記上流室に導入する第２分岐通路部とを有し、前記第２分岐通路部に開閉可能な切替弁が設けられた、ことを特徴とするものである（請求項１）。

本発明によれば、上流側吸気通路の第１分岐通路と第２分岐通路部とがいずれも容器部の上流室に連通するとともに、第１分岐通路部に電動過給機が設けられかつ第２分岐通路部に切替弁が設けられているので、この切替弁を開閉することにより、電動過給機を通過した（圧縮された）吸気が上流室に導入される状態と、電動過給機をバイパスした吸気が上流室に導入される状態とに切り替えることができる。また、上流室から分岐して延びるバイパス通路が、インタークーラを隔てた反対側の部屋（下流室）から延びる下流側吸気通路と合流しており、バイパス通路にはバイパス弁が設けられているので、このバイパス弁を開閉することにより、インタークーラを通過した（下流室に流出した）吸気が下流側吸気通路を通じてエンジン本体に導入される状態と、上流室の吸気がバイパス通路を通じて（インタークーラを介さずに）エンジン本体に導入される状態とに切り替えることができる。このように、本発明では、吸気が電動過給機を通過する場合もバイパスする場合も、吸気がインタークーラを通過する場合もバイパスする場合も、吸気は同じ上流室を通過することになる。言い換えると、本発明では、電動過給機およびインタークーラへの通過／非通過が異なる多様な吸気流れの形成を可能としながら、インタークーラを配置するための容器部の一部である上流室を、各流れパターンに共通に使用される空間として有効活用することができる。このため、例えばそれぞれの流れパターンに対応した専用の通路を設けた場合と異なり、インタークーラ周辺の通路部品をコンパクトに構成することができる。

また、本発明では、前記バイパス弁および切替弁の制御により、電動過給機で圧縮された吸気を上流室から直接（インタークーラを介さずに）バイパス通路に流すことができるので、圧縮により昇温した吸気を冷却せずに高温のままエンジン本体に導入することができる。このため、例えば吸気の昇温が要求される特定の条件下で前記の制御を実行することにより、エンジン本体（気筒）の温度を高めて燃料の着火性を改善することができ、良好な燃焼安定性を確保することができる。

好ましくは、前記容器部と、前記上流側吸気通路の第１・第２分岐通路部と、前記下流側吸気通路と、前記バイパス通路とが、共通の樹脂製のケーシングの内部に形成される（請求項２）。

この構成によれば、吸気系の部品点数を効果的に削減しながら、容器部とその周りの複数の通路とをコンパクトに集約配置することができる。また、ケーシングが樹脂製であるため、例えばアルミ製のケーシングを採用した場合と比べて、ケーシングの内部を通過する吸気から熱が放出されるのを抑制することができる。これにより、エンジン本体に導入されるまでの間に吸気の温度が低下するのを抑制することができ、吸気を比較的高い温度のままエンジン本体に導入することができる。

前記構成において、より好ましくは、前記ケーシングは、前記第１分岐通路部に連通する取付孔を有し、前記電動過給機は、前記第１分岐通路部の内部に配置されるコンプレッサと、前記コンプレッサを回転駆動する駆動部とを有するとともに、前記取付孔に前記駆動部が挿入された状態で前記ケーシングに取り付けられる（請求項３）。

この構成によれば、電動過給機がケーシングから大きく突出しないコンパクトな構成で、電動過給機を容易にケーシングに取り付けることができる。

好ましくは、前記下流側吸気通路に開閉可能なスロットル弁が設けられ、吸気の昇温が要求される第１特定条件の成立時に、前記電動過給機が駆動されて吸気が過給されるとともに、前記切替弁が全閉にされ、さらに、前記バイパス弁がその前後の圧力差が実質的になくなる流量飽和点よりも低い開度範囲内で開かれかつ前記スロットル弁の開度が前記バイパス弁の開度以下に設定される（請求項４）。

この構成によれば、電動過給機により圧縮された吸気の少なくとも一部を、容器部の上流室およびバイパス通路を通じてエンジン本体に導入することができる。上流室およびバイパス通路を流れる吸気は、インタークーラを通過しない（上流室からインタークーラを通って下流室へと流出しない）ので、このインタークーラにより吸気が冷却されるのを抑制することができる。しかも、バイパス弁は流量飽和点よりも低い開度までしか開かれないので、電動過給機により吸気が圧縮されることによる昇温効果と、低開度のバイパス弁の周囲隙間を吸気が通過する際の抵抗から生じる熱エネルギーとにより、吸気の温度を効果的に上昇させることができる。そして、このように昇温された吸気をエンジン本体に導入することにより、エンジン本体（気筒）の温度を高めて燃料の着火性を改善することができ、良好な燃焼安定性を確保することができる。

前記構成において、より好ましくは、前記第１特定条件よりも大幅な吸気の昇温が要求される第２特定条件の成立時に、前記電動過給機が駆動されて吸気が過給されるとともに、前記第１分岐通路部から前記電動過給機に導入された吸気の少なくとも一部が前記第２分岐通路部を通じて再び電動過給機に導入される吸気循環流が形成されるように、前記切替弁が所定開度まで開かれる（請求項５）。

この構成によれば、より大幅な吸気の昇温が要求される第２特定条件の成立時に、吸気循環流の形成によって吸気を電動過給機により繰り返し圧縮し、これによって吸気の温度が大幅に上昇させることができる。このため、例えばエンジン本体の温度が非常に低いときであっても、燃料の着火性を十分に改善することができる。

本発明の吸気構造が適用されるエンジンは特にその種類を問わないが、例えば、幾何学的圧縮比が比較的低い圧縮着火式エンジンは、低温時の着火性が特に問題になり易いと言える。このため、本発明の吸気構造は、幾何学的圧縮比が２０以下とされた圧縮着火式エンジンに好適である（請求項６）。

以上説明したように、本発明の電動過給エンジンの吸気構造によれば、電動過給機およびインタークーラへの通過／非通過が異なる多様な吸気流れをコンパクトな構成で達成する。

本発明の吸気構造が適用された電動過給エンジンの好ましい実施形態を示すシステム図である。 エンジンのインタークーラおよびその周辺部品の詳細を示す拡大図である。 インタークーラが配設される容器部とこれにつながる各通路との詳細構造を示す構造図である。 エンジンの制御系統を示すブロック図である。 エンジンの始動から停止までの基本制御の内容を示すフローチャートであり、エンジンの温度条件に応じた制御の相違を説明するための図である。 図５のステップＳ２で行われる極冷間始動モードによるエンジン始動の詳細を示すサブルーチンである。 図５のステップＳ４で行われる冷間始動モードによるエンジン始動の詳細を示すサブルーチンである。 図５のステップＳ７で行われる冷間モードによる運転制御の詳細（第１〜第３運転モード）を示すサブルーチンである。 極冷間始動モードにより実現される吸気の流れを説明するための図である。 冷間始動モードまたは第１運転モードにより実現される吸気の流れを説明するための図である。 第２運転モードにより実現される吸気の流れを説明するための図である。 第３運転モードにより実現される吸気の流れを説明するための図である。 第１〜第３運転モードが選択される各負荷域の関係を示すマップ図である。

（１）エンジンの全体構成
図１は、本発明の吸気構造が適用された電動過給エンジンの好ましい実施形態を示すシステム図である。本図に示されるエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載された４サイクルのディーゼルエンジンであり、エンジン本体１と、エンジン本体１に導入される吸気が流通する吸気通路３０と、エンジン本体１から排出された排気ガスが流通する排気通路５０と、吸気通路３０を流通する吸気を圧縮しつつエンジン本体１に送り出す過給装置６０と、排気通路５０を流通する排気ガスの一部を吸気通路３０に還流するＥＧＲ装置８０とを備えている。

エンジン本体１は、列状に並ぶ複数の気筒２（図１にはそのうちの１つのみが示される）を有する直列多気筒型のものであり、当該複数の気筒２が内部に形成されたシリンダブロック３と、各気筒２を上から閉塞するようにシリンダブロック３の上面に取り付けられたシリンダヘッド４と、各気筒２にそれぞれ往復動可能に挿入された複数のピストン５とを有している。なお、各気筒２の構造は同一であるため、以下では基本的に１つの気筒２のみに着目して説明を進める。

ピストン５の上方には燃焼室６が画成されている。この燃焼室６には、後述する燃料噴射弁１５からの噴射により、軽油を主成分とする燃料が供給される。そして、供給された燃料が圧縮着火により燃焼し、その燃焼による膨張力で押し下げられたピストン５が上下方向に往復運動する。

ピストン５の下方には、エンジン本体１の出力軸であるクランク軸７が設けられている。クランク軸７は、ピストン５とコネクティングロッド８を介して連結され、ピストン５の往復運動（上下運動）に応じて中心軸回りに回転駆動される。

気筒２の幾何学的圧縮比、つまりピストン５が上死点にあるときの燃焼室６の容積とピストン５が下死点にあるときの燃焼室の容積との比は、１４以上２０以下に設定されている。

シリンダブロック３には、クランク軸７の角度（クランク角）およびクランク軸７の回転速度（エンジン回転速度）を検出するクランク角センサＳＮ１が設けられている。また、シリンダヘッド４には、エンジン本体１（シリンダブロック３およびシリンダヘッド４）の内部を流通する冷却水の温度（エンジン水温）を検出するエンジン水温センサＳＮ２が設けられている。

クランク軸７は、電気式の始動モータ２０と係脱可能に連結されている。始動モータ２０は、エンジンの始動時にクランク軸７と係合してこれを強制回転（クランキング）させる。

シリンダヘッド４には、燃焼室６に開口する吸気ポート９および排気ポート１０と、吸気ポート９を開閉する吸気弁１１と、排気ポート１０を開閉する排気弁１２と、吸気弁１１および排気弁１２をクランク軸７の回転に連動して開閉駆動する動弁機構１３，１４とが設けられている。

シリンダヘッド４には、さらに、燃焼室６に燃料（軽油）を噴射する燃料噴射弁１５が設けられている。燃料噴射弁１５は、例えば、燃焼室６の天井面中央から放射状に燃料を噴射する多噴孔型の噴射弁である。なお、図示を省略するが、ピストン５の冠面には、燃料噴射弁１５から噴射された燃料を受け入れるための凹部（キャビティ）が形成されている。

吸気通路３０は、吸気中の異物を除去するエアクリーナ３１と、エアクリーナ３１からエンジン本体１に向けて延びる上流側吸気通路３２と、上流側吸気通路３２の下流端部が接続された所定容量の容器部３３と、容器部３３からエンジン本体１に向けて延びる下流側吸気通路３４と、下流側吸気通路３４の下流端部が接続された所定容量のサージタンク３５と、容器部３３とサージタンク３５とを互いに連通するバイパス通路３６と、サージタンク３５と複数の気筒２の各吸気ポート９とを互いに連通する複数の独立吸気通路３７（図１にはそのうちの１つのみが示される）とを有している。なお、吸気通路３０における下流（上流）とは、吸気通路３０を流通する吸気の流れ方向の下流（上流）のことであり、エンジン本体１に近い方が下流、エンジン本体１から遠い方が上流となる。

容器部３３の内部には、過給装置６０により圧縮された吸気を冷却するためのインタークーラ３８が設けられている。インタークーラ３８は、容器部３３の内部を吸気の流れ方向に二分するように設けられている。すなわち、容器部３３の内部には、インタークーラ３８によって隔てられた２つの部屋３３ａ，３３ｂが形成されている。以下では、インタークーラ３８の上流側の部屋３３ａを上流室、インタークーラ３８の下流側の部屋３３ｂを下流室と称する。

図２は、インタークーラ３８およびその周辺部品の詳細を示す拡大図である。本図に示すように、インタークーラ３８には、冷媒としての冷却水が循環する第１配管９１および第２配管９２が接続されている。第１配管９１は、ウォーターポンプ９０（請求項にいう「冷媒源」に相当）から送出された冷却水をインタークーラ３８に導入するための送り配管であり、第２配管９２は、インタークーラ３８から排出された冷却水をウォーターポンプ９０に戻すための戻し配管である。第２配管９２の途中部には、外気との熱交換により冷却水を冷却するラジエータ９３が設けられている。

インタークーラ３８は、第１配管９１から導入された冷却水との熱交換により吸気を冷却する水冷式の熱交換器であり、例えば、第１配管９１と第２配管９２とを互いに連通する多数の細管と、この細管内を通過する冷却水の伝熱面積を増やすための多数のフィンとを内蔵している。過給装置６０により圧縮されて昇温した吸気は、このインタークーラ３８内の細管を通過する冷却水との熱交換により冷却される。

インタークーラ３８には、その内部の冷却水の温度を検出するＩ／Ｃ水温センサＳＮ５が設けられている。

図１および図２に示すように、下流側吸気通路３４は、容器部３３の下流室３３ｂとサージタンク３５とを互いに連通するように設けられている。この下流側吸気通路３４の途中部には、開閉可能なスロットル弁４２が設けられている。

バイパス通路３６は、容器部３３の上流室３３ａとサージタンク３５とを互いに連通するように設けられている。言い換えると、バイパス通路３６は、上流室３３ａから分岐して下流側吸気通路３４と並列に延び、かつサージタンク３５において下流側吸気通路３４と合流するように設けられている。このバイパス通路３６の途中部には、開閉可能なバイパス弁４３が設けられている。

上流側吸気通路３２は、その下流端部が二股に分岐するように形成されている。すなわち、上流側吸気通路３２は、単管状の主通路部３２ａと、主通路部３２ａの下流端から分岐しつつ延びる第１分岐通路部３２ｂおよび第２分岐通路部３２ｃとを有している。第１分岐通路部３２ｂは後述する電動過給機６１に通じる通路であり、第２分岐通路部３２ｃは電動過給機６１をバイパスする通路である。これら第１分岐通路部３２ｂおよび第２分岐通路部３２ｃは、それぞれの下流端部が容器部３３の上流室３３ａに連通している。第２分岐通路部３２ｃには、開閉可能な切替弁４１が設けられている。

上流側吸気通路３２の上流部であって後述するＥＧＲ通路８１の接続口とエアクリーナ３１との間の部分には、吸気通路３０を通じてエンジン本体１に導入される空気（新気）の流量を検出するエアフローセンサＳＮ３が設けられている。また、サージタンク３５には、その内部の吸気の圧力を検出する吸気圧センサＳＮ４が設けられている。

排気通路５０は、複数の気筒２の各排気ポート１０から延びる複数の独立排気通路５１（図１にはそのうちの１つのみが示される）と、各独立排気通路５１が集合した排気集合部５２と、排気集合部５２から下流側に延びる単管状の共通排気通路５３とを有している。なお、排気通路５０における下流（上流）とは、排気通路５０を流通する排気ガスの流れ方向の下流（上流）のことであり、エンジン本体１から遠い方が下流、エンジン本体１に近い方が上流となる。

共通排気通路５３には、排気ガスを浄化するための触媒５５ａを内蔵した触媒コンバータ５５が設けられている。触媒５５ａには、例えば、排気ガス中のＣＯおよびＨＣを酸化して無害化する酸化触媒、排気ガス中のＮＯｘを還元して無害化するＮＯｘ触媒、および排気ガス中のスート（煤）を捕集するＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルタ）が含まれる。

過給装置６０は、直列に配置された２つの過給機６１，６２を有している。過給機６１は、電気エネルギーにより駆動される過給機（以下、電動過給機６１という）であり、過給機６２は、排気ガスのエネルギーにより駆動される過給機（以下、ターボ過給機６２という）である。

ターボ過給機６２は、排気通路５０を流通する排気ガスにより回転駆動されるタービン７３と、タービン７３と連動して回転可能に設けられ、吸気通路３０を流通する吸気を圧縮するコンプレッサ７４とを有している。コンプレッサ７４は、上流側吸気通路３２における電動過給機６１よりも上流側の部分に配置され、タービン７３は、共通排気通路５３における触媒コンバータ５５よりも上流側の部分に配置されている。排気通路５０には、タービン７３をバイパスするためのバイパス通路７５が設けられており、このバイパス通路７５には開閉可能なウェストゲート弁７６が設けられている。

電動過給機６１は、吸気を圧縮するコンプレッサ７１と、電力の供給を受けてコンプレッサ７１を回転駆動するモータ７２ａを含む駆動部７２とを有している。駆動部７２には、モータ７２ａ以外に、当該モータ７２ａを駆動するための基板やそのカバー等の部品（図示省略）が含まれる。

コンプレッサ７１は、上流側吸気通路３２の第１分岐通路部３２ｂの内部に配置されている。言い換えると、コンプレッサ７１は、上流側吸気通路３２におけるターボ過給機６２のコンプレッサ７４と容器部３３との間の部分に配置されている。電動過給機６１のコンプレッサ７１により圧縮された吸気は、第１分岐通路部３２ｂの下流端を通じて容器部３３の上流室３３ａに吐出される。

図３は、容器部３３とこれにつながる各通路との詳細構造を示す構造図である。図３に示すように、容器部３３およびその周辺の各通路は、共通のケーシング３９の内部に形成されている。なお、先の図１および図２は、各部を簡略化して図示したシステム図であるため、必ずしも図３の構造図とは形状や位置関係が一致しない。

ケーシング３９は、合成樹脂製の中空部品であり、その内部には、上述した容器部３３、上流側吸気通路３２の第１・第２分岐通路部３２ｂ，３２ｃ、下流側吸気通路３４、およびバイパス通路３６がそれぞれ形成されている。また、図３では省略しているが、サージタンク３５もケーシング３９の内部に形成されている。言い換えると、当実施形態では、容器部３３と、第１・第２分岐通路部３２ｂ，３２ｃと、下流側吸気通路３４と、バイパス通路３６と、サージタンク３５とが、相互に一体化されて単一の樹脂製部材を構成している。

ケーシング３９には、第１分岐通路部３２ｂに連通する取付孔３９ａが形成されている。この取付孔３９ａには、電動過給機６１の駆動部７２が挿着される。すなわち、電動過給機６１は、その駆動部７２が取付孔３９ａに挿入された状態でケーシング３９に取り付けられている。

図１に示すように、ＥＧＲ装置８０は、排気通路５０と吸気通路３０とを接続するＥＧＲ通路８１と、ＥＧＲ通路８１に設けられたＥＧＲクーラ８２およびＥＧＲ弁８３とを有している。ＥＧＲ通路８１は、共通排気通路５３における触媒コンバータ５５よりも下流側の部分と、上流側吸気通路３２におけるターボ過給機６２のコンプレッサ７４よりも上流側の部分とを互いに連通している。ＥＧＲクーラ８２は、ＥＧＲ通路８１を通じて共通排気通路５３から上流側吸気通路３２に還流される排気ガス（ＥＧＲガス）を冷却する熱交換器である。ＥＧＲ弁８３は、上流側吸気通路３２に還流されるＥＧＲガスの流量を調整するための開閉弁である。

なお、当実施形態におけるＥＧＲ装置８０は、タービン７３よりも下流側を流れる排気ガスの一部をコンプレッサ７４よりも上流側の吸気通路３０に還流するように設けられているが、このＥＧＲ装置８０とは別に、タービン７３よりも上流側を流れる排気ガスの一部を電動過給機６１よりも下流側の吸気通路３０に還流するＥＧＲ装置を別途設けてもよい。

（２）制御系統
図４は、当実施形態のエンジンの制御系統を示すブロック図である。本図に示されるＥＣＵ１００は、エンジンを統括的に制御するためのマイクロプロセッサであり、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されている。

ＥＣＵ１００には各種センサによる検出情報が入力される。具体的に、ＥＣＵ１００は、上述したクランク角センサＳＮ１、エンジン水温センサＳＮ２、エアフローセンサＳＮ３、吸気圧センサＳＮ４、およびＩ／Ｃ水温センサＳＮ５と電気的に接続されており、これらのセンサによって検出された各種情報、例えばクランク角、エンジン回転速度、エンジン水温、吸気流量、吸気圧（過給圧）、およびインタークーラ３８の水温等の情報が、それぞれＥＣＵ１００に逐次入力される。

また、車両には、当該車両の走行速度（以下、車速という）を検出する車速センサＳＮ６と、車両を運転するドライバーにより操作されるアクセルペダルの開度（以下、アクセル開度という）を検出するアクセルセンサＳＮ７とが設けられており、これら車速センサＳＮ６およびアクセルセンサＳＮ７による検出情報もＥＣＵ１００に逐次入力される。

ＥＣＵ１００は、上記各センサＳＮ１〜ＳＮ７からの入力情報に基づいて種々の判定や演算等を実行しつつエンジンの各部を制御する。すなわち、ＥＣＵ１００は、燃料噴射弁１５、始動モータ２０、切替弁４１、スロットル弁４２、バイパス弁４３、電動過給機６１用のモータ７２ａ、ウェストゲート弁７６、ＥＧＲ弁８３、およびウォーターポンプ９０等と電気的に接続されており、上記演算の結果等に基づいてこれらの機器にそれぞれ制御用の信号を出力する。

例えば、ＥＣＵ５０は、アクセルセンサＳＮ７により検出されるアクセル開度および車速センサＳＮ６により検出される車速等に基づいてエンジンの負荷（要求トルク）を算出し、算出した負荷と、クランク角センサＳＮ１により検出されるエンジン回転速度とに基づいて、気筒２に噴射すべき燃料の量（目標噴射量）を決定し、決定した目標噴射量に一致する量の燃料が気筒２に噴射されるように燃料噴射弁１５を制御する。

また、ＥＣＵ１００は、上記エンジン回転速度／負荷等に基づいて目標過給圧を設定するとともに、吸気圧センサＳＮ４により検出される吸気圧（過給圧）がこの目標過給圧に一致するように、ウェストゲート弁７６の開度や電動過給機６１用のモータ７２ａの回転等を制御する。

（３）温度条件に応じた制御
図５は、温度条件に応じたエンジン制御の相違を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの制御は、停止中のエンジンを始動するための図外のイグニッションスイッチがオン操作されることによりスタートする。制御がスタートすると、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１において、エンジン水温センサＳＮ２により検出されるエンジン水温が予め定められた第２温度Ｔ２未満であるか否かを判定する。なお、第２温度Ｔ２は、後述する第１温度Ｔ１よりも低い温度であり、例えば０℃前後に設定される。

上記ステップＳ１でＹＥＳと判定されてエンジン水温が第２温度Ｔ２未満であることが確認された場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２に移行して、エンジンを極冷間始動モードより始動する制御を実行する。

図６は、上記ステップＳ２で行われる極冷間始動モードによるエンジン始動の詳細を示すサブルーチンである。この図６に示す制御がスタートすると、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２１において、スロットル弁４２およびバイパス弁４３を共に全閉にするとともに、切替弁４１を少し開いて、その開度を全閉よりも高くかつ流量飽和点の開度よりも低い所定の低開度（例えば１０〜２０％）に設定する。

ここで、本明細書において「全閉」とは、バルブクリアランスが完全にゼロになる位置（真の全閉位置）まで閉じることを必ずしも意味しない。例えば、弁の固着を防止する等の目的で、真の全閉位置よりも僅かに手前（微小な吸気漏れが起きるような開度）までしか閉弁を許可しないことがあり、この場合には、真の全閉位置ではなくその手前の限界開度が「全閉」となる。また、本明細書において「流量飽和点」とは、弁の上流側と下流側の圧力差がなくなる開度であって、開度をそれ以上増大させても吸気流量が増大しない開度のことをいう。流量飽和点の開度はエンジンの運転条件により異なるが、上記ステップＳ２１の制御が実行されるような運転条件下では、流量飽和点の開度は例えば３０％程度となる。

次いで、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２２に移行して、電動過給機６１のモータ７２ａを駆動してコンプレッサ７１に過給を行わせる。また、ステップＳ２３に移行して、ウォーターポンプ９０を非作動とする（つまり停止しているウォーターポンプ９０を駆動せずに停止状態に維持する）。ウォーターポンプ９０が停止したままであるため、インタークーラ３８を介した冷却水の循環は開始されない。

上記ステップＳ２１，Ｓ２２の制御により、上流側吸気通路３２には、図９に示すように、電動過給機６１（コンプレッサ７１）で圧縮されて第１分岐通路部３２ｂから排出された吸気が第２分岐通路部３２ｃを逆流して再び電動過給機６１に導入されるような流れ、つまり吸気の循環流が形成される（図９の矢印Ｘ１参照）。すなわち、スロットル弁４２およびバイパス弁４３が全閉にされかつ切替弁４１が開かれた状態でコンプレッサ７１が回転駆動されることにより、コンプレッサ７１から切替弁４１へと向かう（つまり第２分岐通路部３２ｃを逆流する）吸気の流れが形成されるとともに、第２分岐通路部３２ｃを逆流してきた吸気を第１分岐通路部３２ｂを介して再びコンプレッサ７１へと引き戻す流れが形成される。

上記のような吸気循環流が形成されると、その循環経路（第１分岐通路部３２ｂおよび第２分岐通路部３２ｃ）上の吸気の温度は、電動過給機６１により吸気が繰り返し圧縮されることによる昇温効果と、第２分岐通路部３２ｃを逆流する吸気が低開度の切替弁４１の周囲隙間を通過する際の抵抗から生じる熱エネルギーとにより、外気温よりも十分に高い温度（例えば８０〜１００℃程度）までごく短時間で高められる。

以上のようにして吸気循環流の形成を開始した後、ＥＣＵ１００は、次のステップＳ２４において、予め定められた所定期間（例えば１秒前後）が経過したか否かを判定する。

上記ステップＳ２４でＹＥＳと判定されて吸気循環流の形成から所定期間が経過したことが確認された場合、ＥＣＵ１００は、次のステップＳ２５に移行して、バイパス弁４３を流量飽和点よりも低い開度範囲内で開く（その開度を例えば１０〜２０％に設定する）とともに、切替弁４１を全閉にする。なお、スロットル弁４２については、上記ステップＳ２１のときと同じく全閉に維持される。

次いで、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２６に移行して、始動モータ２０を駆動してクランク軸７を強制回転させる制御、つまりエンジンのクランキングを開始する。このクランキングの開始により、図１０に示すように、電動過給機６１により圧縮された吸気がエンジン本体１へと流れるようになる。すなわち、スロットル弁４２および切替弁４１が全閉にされかつバイパス弁４３が開かれた状態でクランキングが開始されることにより、電動過給機６１により圧縮された吸気が容器部３３の上流室３３ａおよびバイパス通路３６を通じてエンジン本体１へと導入される（矢印Ｘ２参照）。このエンジン本体１に導入される吸気は、電動過給機６１により圧縮されかつ低開度のバイパス弁４３の周囲隙間を通過した（その際の抵抗から生じる熱エネルギーが付加された）吸気であるため、その温度は比較的高いものとなる。特に、クランキング開始からしばらくの間は、上述した吸気循環流（図９の矢印Ｘ１）の形成により大幅に加熱された吸気が導入されるので、その温度は非常に高いものとなる。

次いで、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２７に移行して、上述した非常に高温の吸気がエンジン本体１に到達するような適宜のタイミングで、燃料噴射弁１５から燃料を噴射させる。この燃料噴射は、高温吸気の到達後に最も早く圧縮行程を迎える気筒２に対し最初に行われる。噴射された燃料は、当該気筒２の燃焼室６で自着火、燃焼し、ピストン５を押し下げる。これにより、エンジン本体１の自律回転が開始され、エンジン回転速度が急上昇する。

次いで、ＥＣＵ１００は、最初に燃焼が行われた気筒（初爆気筒）の次に圧縮行程を迎える気筒、さらにその次に圧縮行程を迎える気筒‥‥という順に、同様に燃料噴射弁１５から燃料を噴射、燃焼させる。そして、全ての気筒２で燃焼が行われてエンジンが完爆したか否かを判定し（ステップＳ２８）、完爆した時点でエンジンの始動制御を終了する。

次に、上記ステップＳ１（図５）でＮＯと判定された場合、つまりイグニッション・オン時のエンジン水温が第２温度Ｔ２以上であった場合の制御について説明する。この場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ３に移行して、エンジン水温が予め定められた第１温度Ｔ１未満であるか否かを判定する。なお、第１温度Ｔ１は、上述したステップＳ１で用いられる第２温度Ｔ２（例えば０℃前後）よりも高い温度であり、例えば４０℃前後に設定される。

上記ステップＳ３でＹＥＳと判定されてエンジン水温が第１温度Ｔ１未満であること（より詳しくは第２温度Ｔ２以上かつ第１温度Ｔ１未満であること）が確認された場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ４に移行して、エンジンを冷間始動モードより始動する制御を実行する。

図７は、上記ステップＳ４で行われる冷間始動モードによるエンジン始動の詳細を示すサブルーチンである。この図７に示す制御がスタートすると、ＥＣＵ１００は、ステップＳ３１において、スロットル弁４２および切替弁４１を共に全閉にするとともに、バイパス弁４３を流量飽和点よりも低い開度範囲内で開く（その開度を例えば１０〜２０％に設定する）。

次いで、ＥＣＵ１００は、ステップＳ３２に移行して、電動過給機６１のモータ７２ａを駆動してコンプレッサ７１に過給を行わせる。また、ステップＳ３３に移行して、ウォーターポンプ９０を非作動とする（つまり停止しているウォーターポンプ９０を駆動せずに停止状態に維持する）。ウォーターポンプ９０が停止したままであるため、インタークーラ３８を介した冷却水の循環は開始されない。

次いで、ＥＣＵ１００は、ステップＳ３４に移行して、始動モータ２０を駆動してクランク軸７を強制回転させる制御、つまりエンジンのクランキングを開始する。

上記ステップＳ３１〜Ｓ３４の制御により、図１０に示すように、電動過給機６１により圧縮された吸気がエンジン本体１へと導入される。すなわち、スロットル弁４２および切替弁４１が全閉にされかつバイパス弁４３が開かれた状態でクランキングが開始されることにより、電動過給機６１により圧縮された吸気が容器部３３の上流室３３ａおよびバイパス通路３６を通じてエンジン本体１へと導入される（矢印Ｘ２参照）。このエンジン本体１に導入される吸気は、電動過給機６１により圧縮されかつ低開度のバイパス弁４３の周囲隙間を通過した（その際の抵抗から生じる熱エネルギーが付加された）吸気であるため、その温度は比較的高いものとなる。

次いで、ＥＣＵ１００は、ステップＳ３５に移行して、上述した高温の吸気がエンジン本体１に到達するような適宜のタイミングで、燃料噴射弁１５から燃料を噴射させる。この燃料噴射は、高温吸気の到達後に最も早く圧縮行程を迎える気筒２に対し最初に行われる。噴射された燃料は、当該気筒２の燃焼室６で自着火、燃焼し、この燃焼を受けてエンジン本体１が自律回転を始める。

次いで、ＥＣＵ１００は、最初に燃焼が行われた気筒（初爆気筒）の次に圧縮行程を迎える気筒、さらにその次に圧縮行程を迎える気筒‥‥という順に、同様に燃料噴射弁１５から燃料を噴射、燃焼させる。そして、全ての気筒２で燃焼が行われてエンジンが完爆したか否かを判定し（ステップＳ３６）、完爆した時点でエンジンの始動制御を終了する。

以上のようにして冷間始動モード（ステップＳ４）によるエンジン始動が終了するか、もしくは上述した極冷間始動モード（ステップＳ２）によるエンジン始動が終了すると、ＥＣＵ１００は、図５のステップＳ６に移行して、エンジン水温が第１温度Ｔ１未満であるか否かを判定する。上述したとおり、第１温度は例えば４０℃前後である。

上記ステップＳ６でＹＥＳと判定されてエンジン水温が第１温度未満であることが確認された場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ７に移行して、エンジンを冷間モードにより運転する制御を実行する。

図８は、上記ステップＳ７で行われる冷間モードによる運転制御の詳細を示すサブルーチンである。この図８に示す制御がスタートすると、ＥＣＵ１００は、ステップＳ４１において、エンジンの現運転ポイントが予め定められた第１負荷域Ａ１（図１３）に含まれるか否かを判定する。すなわち、ＥＣＵ１００は、クランク角センサＳＮ１により検出されるエンジン回転速度と、アクセルセンサＳＮ７の検出値（アクセル開度）や車速センサＳＮ６の検出値（車速）等から特定されるエンジン負荷（要求トルク）とに基づいて、現時点のエンジンの運転ポイントを図１３のマップ上で特定し、当該マップ中の第１負荷域Ａ１に現運転ポイントが含まれるか否かを判定する。

図１３に示すように、当実施形態では、エンジンの運転領域が第１負荷域Ａ１、第２負荷域Ａ２、および第３負荷域Ａ３に分けられている。第１負荷域Ａ１は、エンジンの最低負荷を含む比較的負荷の低い領域であり、第３負荷域Ａ３は、エンジンの最高負荷を含む比較的負荷の高い領域であり、第２負荷域Ａ２は、第１負荷域Ａ１と第３負荷域Ａ３との間の中間の負荷域である。なお、第１負荷域Ａ１は、請求項にいう「低負荷域」に相当する。

上記ステップＳ４１でＹＥＳと判定されて現運転ポイントが第１負荷域Ａ１に含まれることが確認された場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ４２に移行して、エンジンの運転モードとして第１運転モードを選択する。

第１運転モードが選択されると、ＥＣＵ１００は、ステップＳ４３に移行して、スロットル弁４２および切替弁４１を共に全閉にするとともに、バイパス弁４３を流量飽和点よりも低い開度範囲内で開く（その開度を例えば１０〜２０％に設定する）。

また、第１運転モードによる運転時、ＥＣＵ１００は、ステップＳ４４において、電動過給機６１のモータ７２ａを駆動してコンプレッサ７１に過給を行わせる。さらに、ＥＣＵ１００は、ステップＳ４５においてウォーターポンプ９０を非作動とし、インタークーラ３８を介した冷却水の循環を禁止する。

上記第１運転モードによる制御（ステップＳ４３〜Ｓ４５）に伴い、吸気は専ら、電動過給機６１により圧縮された後に容器部３３の上流室３３ａおよびバイパス通路３６を通じてエンジン本体１に導入される（矢印Ｘ２参照）。エンジン本体１に導入される吸気は、電動過給機６１により圧縮されかつ低開度のバイパス弁４３の周囲隙間を通過した吸気であるため、その温度は比較的高いものとなる。しかも、冷却水の循環が停止されるので、インタークーラ３８内の冷却水の温度は、上流室３３ａを通過する吸気からの受熱により徐々に上昇していく。

一方、上記ステップＳ４１でＮＯと判定されてエンジンの現運転ポイントが第１負荷域Ａ１に含まれないことが確認された場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ４６に移行して、第１負荷域Ａ１よりも負荷の高い第２負荷域Ａ２に現運転ポイントが含まれるか否かを判定する。

上記ステップＳ４６でＹＥＳと判定されて現運転ポイントが第２負荷域Ａ２に含まれることが確認された場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ４７に移行して、エンジンの運転モードとして第２運転モードを選択する。

第２運転モードが選択されると、ＥＣＵ１００は、ステップＳ４８に移行して、スロットル弁４２およびバイパス弁４３を共に全閉以外の所定開度まで開くとともに、切替弁４１を全閉にする。具体的に、このときのバイパス弁４３の開度は、上記第１運転モードのとき（ステップＳ４３）よりも高い開度（例えば２０％〜４０％）に設定され、また、スロットル弁４２の開度は、バイパス弁４３の開度以下の低開度（例えば１０〜２０％）に設定される。言い換えると、スロットル弁４２の開度をＡ、バイパス弁４３の開度をＢとすると、「０＜Ａ≦Ｂ（％）」の関係が成立する。

また、第２運転モードによる運転時、ＥＣＵ１００は、ステップＳ４９において、電動過給機６１のモータ７２ａを駆動してコンプレッサ７１に過給を行わせる。さらに、ＥＣＵ１００は、ステップＳ５０においてウォーターポンプ９０を非作動とし、インタークーラ３８を介した冷却水の循環を禁止する。

上記第２運転モードによる制御（ステップＳ４８〜Ｓ５０）に伴い、吸気は、図１１に示すように、電動過給機６１により圧縮された後に２つのルートに分岐しながらエンジン本体１に導入される。すなわち、容器部３３の上流室３３ａおよびバイパス通路３６を通ってエンジン本体１に向かう第１のルート（矢印Ｘ３参照）と、容器部３３の上流室３３ａからインタークーラ３８を通過して下流室３３ｂに入り、さらに下流側吸気通路３４を通ってエンジン本体１に向かう第２のルート（矢印Ｘ４参照）との双方より、吸気がエンジン本体１に導入される。この場合の吸気の温度は、全ての吸気がインタークーラ３８をバイパスする第１運転モードのときよりは低くなる。ただし、第３運転モードでは、第１運転モードのときと同じく冷却水の循環が停止されるので、インタークーラ３８内の冷却水の温度はそれなりに高いものとなる。このため、第１運転モードのときと比べて吸気の温度が大幅に低下することはない。

一方、ステップＳ４６でＮＯと判定されて現運転ポイントが第２負荷域Ａ２に含まれないこと、言い換えると現運転ポイントが最も負荷の高い第３負荷域Ａ３に含まれることが確認された場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ５１に移行して、エンジンの運転モードとして第３運転モードを選択する。

第３運転モードが選択されると、ＥＣＵ１００は、ステップＳ５２に移行して、スロットル弁４２および切替弁４１を共に全開に近い高開度（例えば７０〜１００％）まで開くとともに、バイパス弁４３に全閉（０％）にする。

また、第３運転モードによる運転時、ＥＣＵ１００は、ステップＳ５３において、電動過給機６１のモータ７２ａを停止させる。これにより、電動過給機６１（コンプレッサ７１）による過給は行われなくなるが、第３負荷域Ａ３のような負荷の高い領域は、ターボ過給機６２（コンプレッサ７４）による過給圧が高まる領域である。このため、電動過給機６１を停止しても、負荷に見合った十分な量の吸気がエンジン本体１に導入される。

さらに、ＥＣＵ１００は、ステップＳ５４において、ウォーターポンプ９０を冷却水の温度に応じて駆動する制御を実行する。すなわち、ＥＣＵ１００は、Ｉ／Ｃ水温センサＳＮ５により検出されるインタークーラ３８内の冷却水の温度が所定の閾値以上であることが確認された場合に、ウォーターポンプ９０を駆動して冷却水を循環させ、それ以外の場合（冷却水の温度が閾値未満の場合）にウォーターポンプ９０を停止させる。

上記第３運転モードによる制御（ステップＳ５２〜Ｓ５４）に伴い、図１２に示すように、吸気は専ら、インタークーラ３８を通過するルート（矢印Ｘ５参照）を通ってエンジン本体１に導入される。すなわち、エンジン本体１に導入される吸気は、主に上流側吸気通路３２の第２分岐通路部３２ｃを通って（電動過給機６１のコンプレッサ７１をバイパスして）容器部３３の上流室３３ａに導入される。上流室３３ａに導入された吸気は、その全てが、インタークーラ３８を通過して下流室３３ｂに導出され、その後、下流側吸気通路３４を通ってエンジン本体１に導入される。この場合の吸気の温度は、全ての吸気がインタークーラ３８をバイパスする第１運転モードのときよりは低くなる。ただし、第３運転モードが選択される第３負荷域Ａ３では、ターボ過給機６２による過給圧が高められるので、エンジン本体１に導入される吸気はターボ過給機６２で十分に圧縮された吸気となる。また、第３運転モードでは、インタークーラ３８内の冷却水の温度が上記閾値を超えないとウォーターポンプ９０が駆動されないことから、冷却水の温度もそれほど低下しない。このため、第１運転モードのときと比べて吸気の温度が大幅に低下することはない。

次に、上記ステップＳ３（図５）でＮＯと判定された場合、つまりイグニッション・オン時のエンジン水温が第１温度以上であった場合の制御について説明する。この場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ５に移行して、上述したステップＳ２，Ｓ４（極冷間始動モード／冷間始動モード）とは異なる通常のモードによりエンジンを始動する制御を実行する。例えば、スロットル弁４２および切替弁４１を共に開きかつバイパス弁４３全閉にするとともに（図１２参照）、電動過給機６１を停止した状態で、始動モータ２０によりエンジン本体１をクランキングしつつ各気筒２に燃料を噴射するこことにより、エンジンを始動させる。

上記ステップＳ５による通常モードによるエンジン始動が完了すると、ＥＣＵ１００は、ステップＳ８に移行して、上述したステップＳ７（冷間モード）とは異なる通常のモードによりエンジンを運転する制御を実行する。この通常運転時の制御は、基本的に、上述した第３負荷域Ａ３において行われる制御（第３運転モード）と同様である。つまり、エンジンのいずれの運転領域においても、インタークーラ３８を通過した吸気がエンジン本体１に導入されるように、スロットル弁４２、バイパス弁４３、および切替弁４１の各開度が制御される。電動過給機６１は基本的に停止されるが、ターボ過給機６２による過給が効かない運転領域（例えば図１３の第１・第２負荷域Ａ１，Ａ２に相当する負荷域）では、例えばアクセルペダルの踏み込み直後のような加速初期にのみ一時的に電動過給機６１を駆動して過給圧を高める等の制御が実行される。

以上のような通常モード（Ｓ８）によるエンジンの運転中、もしくは上述した冷間モード（Ｓ７）によるエンジンの運転中、ＥＣＵ１００は、ステップＳ９において、イグニッションスイッチがオフ操作されたか否かを判定し、同判定がＮＯの間（つまりイグニッションスイッチがオフ操作されるまで）は上記両モード（Ｓ７，Ｓ８）のいずれかによるエンジンの運転を継続する。一方、上記ステップＳ９がＹＥＳと判定されてイグニッションスイッチがオフ操作されたことが確認された場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０に移行して、エンジン本体１の各気筒２への燃料供給をカットしてエンジンを停止させる。

（４）作用効果等
以上説明したとおり、当実施形態では、上流側吸気通路３２の第１分岐通路部３２ｂと第２分岐通路部３２ｃとがいずれも容器部３３の上流室３３ａに連通するとともに、第１分岐通路部３２ｂに電動過給機６１が設けられかつ第２分岐通路部３２ｃに切替弁４１が設けられているので、この切替弁４１を開閉することにより、電動過給機６１を通過した（圧縮された）吸気が上流室３３ａに導入される状態と、電動過給機６１をバイパスした吸気が上流室３３ａに導入される状態とに切り替えることができる。また、上流室３３ａから分岐して延びるバイパス通路３６が、インタークーラ３８を隔てた反対側の部屋（下流室３３ｂ）から延びる下流側吸気通路３４と合流しており、バイパス通路３６にはバイパス弁４３が設けられているので、このバイパス弁４３を開閉することにより、インタークーラ３８を通過した（下流室３３ｂに流出した）吸気が下流側吸気通路３４を通じてエンジン本体１に導入される状態と、上流室３３ａの吸気がバイパス通路３６を通じて（インタークーラ３８を介さずに）エンジン本体１に導入される状態とに切り替えることができる。このように、上記実施形態では、吸気が電動過給機６１を通過する場合もバイパスする場合も、吸気がインタークーラ３８を通過する場合もバイパスする場合も、吸気は同じ上流室３３ａを通過することになる。言い換えると、上記実施形態では、電動過給機６１およびインタークーラ３８への通過／非通過が異なる多様な吸気の流れの形成を可能としながら、インタークーラ３８を配置するための容器部３３の一部である上流室３３ａを、各流れパターンに共通に使用される空間として有効活用することができる。このため、例えばそれぞれの流れパターンに対応した専用の通路を設けた場合と異なり、インタークーラ３８周辺の通路部品をコンパクトに構成することができる。

また、上記実施形態では、上記バイパス弁４３および切替弁４１等の制御により、電動過給機６１で圧縮された吸気を上流室３３ａから直接（インタークーラ３８を介さずに）バイパス通路３６に流すことができるので、圧縮により昇温した吸気を冷却せずに高温のままエンジン本体１に導入することができる。このため、例えば吸気の昇温が要求される特定の条件下で上記の制御を実行することにより、気筒２（燃焼室６）内の温度を高めて燃料の着火性を改善することができ、良好な燃焼安定性を確保することができる。

具体的に、上記実施形態では、負荷が低い第１負荷域Ａ１でエンジンが運転されており、かつこのときのエンジン水温が第１温度Ｔ１未満であった場合に（以下、これを第１特定条件という）、図８のステップＳ４３，Ｓ４４に示したように、電動過給機６１を駆動して吸気を過給するとともに、バイパス弁４３を流量飽和点（前後の圧力差が実質的になくなる開度）よりも低い開度範囲内で開き（例えば開度１０〜２０％とし）かつスロットル弁４２および切替弁４１を共に全閉にする制御が実行される（第１運転モード）。このような構成によれば、着火性が確保され難い低温かつ低負荷での運転時に、着火性を改善して燃焼安定性を高めることができる。

すなわち、上記実施形態では、吸気の昇温が要求される第１特定条件の成立時に、スロットル弁４２、バイパス弁４３、および切替弁４１の各開度がそれぞれ上記のような開度に設定され、かつその状態で電動過給機６１が駆動されることにより、電動過給機６１により圧縮された吸気を、容器部３３の上流室３３ａおよびバイパス通路３６を通じてエンジン本体１に導入することができる（図１０参照）。上流室３３ａおよびバイパス通路３６を流れる吸気は、インタークーラ３８を通過しない（上流室３３ａからインタークーラ３８を通って下流室３３ｂへと流出しない）ので、このインタークーラ３８により吸気が冷却されるのを抑制することができる。しかも、バイパス弁４３は流量飽和点よりも低い開度（例えば１０〜２０％）までしか開かれないので、電動過給機６１により吸気が圧縮されることによる昇温効果と、低開度のバイパス弁４３の周囲隙間を吸気が通過する際の抵抗から生じる熱エネルギーとにより、吸気の温度を効果的に上昇させることができる。そして、このように昇温された吸気をエンジン本体１に導入することにより、気筒２（燃焼室６）内の温度を高めて燃料の着火性を改善することができ、良好な燃焼安定性を確保することができる。

加えて、上記実施形態では、第１特定条件の成立時に、上記のように吸気温度が高められるだけでなく、インタークーラ３８を介した冷却水の循環が停止され（Ｓ４５）、かつインタークーラ３８に隣接する上流室３３ａに吸気が流されるので、当該上流室３３ａを流れる高温の吸気を利用してインタークーラ３８内の冷却水の温度を上昇させることができる。冷却水の温度が上昇すれば、例えば吸気をインタークーラ３８に積極的に流すような運転条件（例えば図１３の第３負荷域Ａ３）に移行したときでも、インタークーラ３８によって吸気が過度に冷却されないので、エンジン本体１の暖機を促進することができる。

また、上記実施形態では、停止中のエンジンを始動させる始動要求（つまりイグニッション・オン操作）があり、かつこのときのエンジン水温が第１温度Ｔ１よりもさらに低い第２温度Ｔ２未満であった場合に（以下、これを第２特定条件という）、図６のステップＳ２１〜Ｓ２３に示したように、電動過給機６１を駆動して吸気を過給するとともに、スロットル弁４２およびバイパス弁４３を共に全閉にしかつ切替弁４１を開く制御が実行される（極冷間始動モード）。このような構成によれば、エンジン水温が第２温度Ｔ２未満という非常に低い温度条件下であっても、エンジンを安定的に始動できるという利点がある。

すなわち、上記実施形態では、より大幅な吸気の昇温が要求される第２特定条件の成立時に、スロットル弁４２、バイパス弁４３、および切替弁４１の各開度がそれぞれ上記のような開度に設定され、かつその状態で電動過給機６１が駆動されることにより、第１分岐通路部３２ｂから電動過給機６１に導入された吸気が第２分岐通路部３２ｃを通じて再び電動過給機６１に導入される吸気循環流が形成される（図９参照）。これにより、電動過給機６１により吸気が繰り返し圧縮される結果、当該吸気の温度を短時間で大幅に上昇させることができるので、エンジン水温が第２温度Ｔ２（例えば０℃前後）未満という非常に低い温度条件下であっても、燃料の着火性を十分に改善して安定したエンジン始動を実現することができる。

また、上記実施形態では、容器部３３と、上流側吸気通路３２の第１・第２分岐通路部３２ｂ，３２ｃと、下流側吸気通路３４と、バイパス通路３６とが、共通の樹脂製のケーシング３９の内部に形成されているので、吸気系の部品点数を効果的に削減しながら、容器部３３とその周りの複数の通路とをコンパクトに集約配置することができる。また、ケーシング３９が樹脂製であるため、例えばアルミ製のケーシングを採用した場合と比べて、ケーシング３９の内部を通過する吸気から熱が放出されるのを抑制することができる。これにより、エンジン本体１に導入されるまでの間に吸気の温度が低下するのを抑制することができ、吸気を比較的高い温度のままエンジン本体１に導入することができる。

また、上記実施形態では、第１分岐通路部３２ｂに連通する取付孔３９ａがケーシング３９に形成され、この取付孔３９ａに電動過給機６１の駆動部７２が挿着されるため、電動過給機６１がケーシング３９から大きく突出しないコンパクトな構成で、電動過給機６１を容易にケーシング３９に取り付けることができる。

なお、上記実施形態では、容器部３３と、上流側吸気通路３２の第１・第２分岐通路部３２ｂ，３２ｃと、下流側吸気通路３４と、バイパス通路３６と、サージタンク３５とを、共通のケーシング３９の内部に形成したが、ここに挙げた全ての要素を内包したケーシングを形成する必要はなく、例えば、容器部３３と第１・第２分岐通路部３２ｂ，３２ｃとを内包するケーシングを形成し、当該ケーシングに下流側吸気通路３４およびバイパス通路３６を接続するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、第１特定条件の成立時（第１負荷域Ａ１での運転時にエンジン水温が第１温度Ｔ１未満であった場合）に、スロットル弁４２および切替弁４１を共に全閉にしかつバイパス弁４３を流量飽和点よりも低い開度範囲で開くとともに、その状態で電動過給機６１を駆動して吸気を過給するようにしたが（第１運転モード）、このときのスロットル弁４２の開度は必ずしも全閉である必要はなく、多少開いていてもよい。ただし、エンジン本体１に導入される吸気の温度を有意に上昇させるには、電動過給機６１により圧縮された吸気の半分近くをバイパス通路３６に流す（つまりインタークーラ３８をバイパスさせる）ことが必要と考えられる。このため、第１特定条件の成立時におけるスロットル弁４２の開度は、少なくともバイパス弁４３の開度以下に設定するのがよい。

また、上記実施形態では、第２特定条件の成立時（停止中のエンジンを始動させる始動要求時にエンジン水温が第２温度Ｔ２未満であった場合）に、第１分岐通路部３２ｂから電動過給機６１に導入された吸気が第２分岐通路部３２ｃを通じて再び電動過給機６１に導入される吸気循環流が形成されるように、スロットル弁４２、バイパス弁４３、および切替弁４１の各開度を制御したが（極冷間始動モード）、この吸気循環流を形成する制御をエンジンの運転中に行ってもよい。例えば、極冷間状態にあるエンジンが始動された直後のアイドリング運転中などは、始動時と同様に吸気の温度を大幅に高めることが求められる場合があり、このような場合に上記吸気循環流を形成することが考えられる。ただし、始動時（クランキング前）と異なりエンジン本体１に吸気を供給する必要があるので、バイパス弁４３は少し開くことになる。具体的に、このときのバイパス弁４３の開度は、一部の吸気が第２分岐通路部３２ｃを逆流するような低開度に設定される。これにより、電動過給機６１で圧縮された吸気の一部をバイパス通路３６を通じてエンジン本体１に導入し、残りの吸気を第２分岐通路部３２ｃを逆流させて電動過給機６１に再導入することができる。

また、上記実施形態では、始動モータ２０として、エンジン本体１のクランク軸７と係合してこれを強制回転（クランキング）させるモータを使用したが、例えば、クランク軸と連動連結された変速機の回転要素を回転させることによりエンジン本体を回転させかつ減速時等には発電を行うことが可能なモータを、上記始動モータとして使用してもよい。

また、上記実施形態では、軽油を主成分とする燃料を圧着着火させるディーゼルエンジンに本発明を適用した例について説明したが、本発明を適用可能なエンジンはこれに限られず、例えばガソリンを主成分とする燃料を予混合圧縮着火させる圧縮着火式のガソリンエンジンに本発明を適用してもよい。

１ エンジン本体
３０ 吸気通路
３１ エアクリーナ
３２ 上流側吸気通路
３２ａ 主通路部
３２ｂ 第１分岐通路部
３２ｃ 第２分岐通路部
３３ 容器部
３３ａ 上流室
３３ｂ 下流室
３４ 下流側吸気通路
３６ バイパス通路
３８ インタークーラ
３９ ケーシング
３９ａ 取付孔
４１ 切替弁
４２ スロットル弁
４３ バイパス弁
６１ 電動過給機
７１ コンプレッサ
７２ 駆動部

Claims (6)

1. エンジン本体に導入される吸気が流通する下流側吸気通路と、
   前記下流側吸気通路よりも上流側に設けられた上流側吸気通路と、
   前記上流側吸気通路および下流側吸気通路の間に設けられた所定容量の容器部と、
   前記容器部の内部を仕切るように設けられ、前記上流側吸気通路に連通する上流室と前記下流側吸気通路に連通する下流室とに前記容器部の内部を区画する吸気冷却用のインタークーラと、
   電気エネルギーにより駆動され、前記上流側吸気通路から導入された吸気を加圧して前記容器部の上流室に吐出する電動過給機と、
   前記容器部の上流室から分岐して前記下流側吸気通路と合流するバイパス通路と、
   前記バイパス通路に設けられた開閉可能なバイパス弁とを備え、
   前記上流側吸気通路は、主通路部と、主通路部からの吸気を前記電動過給機に通してから前記上流室に導入する第１分岐通路部と、主通路部からの吸気を前記電動過給機に通さずに前記上流室に導入する第２分岐通路部とを有し、
   前記第２分岐通路部に開閉可能な切替弁が設けられた、ことを特徴とする電動過給エンジンの吸気構造。
2. 請求項１に記載の電動過給エンジンの吸気構造において、
   前記容器部と、前記上流側吸気通路の第１・第２分岐通路部と、前記下流側吸気通路と、前記バイパス通路とが、共通の樹脂製のケーシングの内部に形成された、ことを特徴とする電動過給エンジンの吸気構造。
3. 請求項２に記載の電動過給エンジンの吸気構造において、
   前記ケーシングは、前記第１分岐通路部に連通する取付孔を有し、
   前記電動過給機は、前記第１分岐通路部の内部に配置されるコンプレッサと、前記コンプレッサを回転駆動する駆動部とを有するとともに、前記取付孔に前記駆動部が挿入された状態で前記ケーシングに取り付けられている、ことを特徴とする電動過給エンジンの吸気構造。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動過給エンジンの吸気構造において、
   前記下流側吸気通路に開閉可能なスロットル弁が設けられ、
   吸気の昇温が要求される第１特定条件の成立時に、前記電動過給機が駆動されて吸気が過給されるとともに、前記切替弁が全閉にされ、さらに、前記バイパス弁がその前後の圧力差が実質的になくなる流量飽和点よりも低い開度範囲内で開かれかつ前記スロットル弁の開度が前記バイパス弁の開度以下に設定される、ことを特徴する電動過給エンジンの吸気構造。
5. 請求項４に記載の電動過給エンジンの吸気構造において、
   前記第１特定条件よりも大幅な吸気の昇温が要求される第２特定条件の成立時に、前記電動過給機が駆動されて吸気が過給されるとともに、前記第１分岐通路部から前記電動過給機に導入された吸気の少なくとも一部が前記第２分岐通路部を通じて再び電動過給機に導入される吸気循環流が形成されるように、前記切替弁が所定開度まで開かれる、ことを特徴とする電動過給エンジンの吸気構造。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動過給エンジンの吸気構造において、
   前記エンジンは、幾何学的圧縮比が２０以下とされた圧縮着火式エンジンである、ことを特徴とする電動過給エンジンの吸気構造。

Images